Mencari Kembaran Tata Surya: Mungkinkah Ada 'Solar System' Kedua di Bima Sakti?

Pertanyaan mengenai apakah ada tata surya kedua di Galaksi Bima Sakti sering kali berakar dari kerancuan istilah astronomi dasar. Secara terminologi resmi, "Tata Surya" atau Solar System dengan huruf kapital merujuk secara eksklusif pada sistem gravitasi milik Matahari kita sendiri, di mana kata Solar berasal dari nama Latin Matahari, yaitu Sol. Namun, jika pertanyaan tersebut dimaknai secara ilmiah dan fungsional—apakah ada bintang lain di Bima Sakti yang memiliki keluarga planet, sabuk puing, dan orbit teratur yang menyerupai sistem tempat tinggal Bumi—jawabannya bukan sekadar ada satu atau dua. Galaksi Bima Sakti dihuni oleh miliaran sistem keplanetan (planetary systems), dan banyak di antaranya memiliki konfigurasi yang mengejutkan, menantang teori pembentukan planet klasik yang selama ini kita anut.

Selama sebagian besar sejarah peradaban modern hingga dekade 1990-an, keberadaan sistem keplanetan di luar sistem Matahari hanyalah sebuah hipotesis teoretis. Manusia mengetahui bahwa Bima Sakti memuat antara seratus miliar hingga empat ratus miliar bintang, tetapi para astronom belum memiliki bukti observasi fisik bahwa bintang-bintang lain tersebut memiliki planet yang mengitarinya. Keterbatasan instrumen optik menjadi penghalang utama; planet tidak memancarkan cahayanya sendiri dan sinyal pantulan cahayanya yang sangat redup tenggelam sepenuhnya oleh silau bintang induk yang jutaan kali lebih terang.

Titik balik besar dalam sejarah astronomi observasional terjadi pada tahun 1992. Aleksander Wolszczan dan Dale Frail menemukan planet luar surya (eksoplanet) pertama yang mengorbit sebuah pulsar, sisa bintang mati yang berputar cepat, bernama PSR B1257+12. Namun, sistem keplanetan pertama di sekitar bintang deret utama yang masih hidup seperti Matahari baru dikonfirmasi secara resmi pada tahun 1995 oleh Michel Mayor dan Didier Queloz. Mereka menemukan sebuah planet gas raksasa yang mengorbit bintang 51 Pegasi, berjarak sekitar lima puluh tahun cahaya dari Bumi. Penemuan yang dianugerahi Hadiah Nobel Fisika pada tahun 2019 ini membuka babak baru dalam perburuan sistem keplanetan di galaksi kita.

Sejak peluncuran teleskop luar angkasa Kepler oleh NASA pada tahun 2009, disusul oleh misi TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) serta observasi darat menggunakan instrumen spektrometri presisi tinggi seperti HARPS, jumlah sistem keplanetan yang terkonfirmasi melonjak secara eksponensial. Hingga hari ini, para astronom telah mengidentifikasi dan memverifikasi lebih dari lima ribu lima ratus eksoplanet di ribuan sistem bintang yang berbeda, dengan ribuan kandidat lainnya yang masih menunggu konfirmasi.

Analisis statistik berdasarkan data survei Kepler menunjukkan bahwa secara rata-rata, hampir setiap bintang di Galaksi Bima Sakti setidaknya memiliki satu planet. Artinya, terdapat perkiraan matematis sekitar seratus miliar hingga satu triliun planet yang tersebar di galaksi kita. Dari angka masif tersebut, para astronom menemukan sejumlah sistem spesifik yang memiliki karakteristik arsitektur orbit yang sangat mirip, atau bahkan melampaui kompleksitas Tata Surya kita sendiri.

Kandidat pertama yang sering disebut sebagai "kembaran" terdekat Tata Surya dalam hal jumlah anggota planet adalah sistem Kepler-90. Bintang Kepler-90 adalah sebuah bintang tipe-G yang berukuran sedikit lebih besar dan lebih panas daripada Matahari, berjarak sekitar dua ribu delapan ratus tahun cahaya dari Bumi di rasi bintang Draco. Sistem ini menjadi sorotan dunia pada tahun 2017 ketika algoritma kecerdasan buatan dan analisis data NASA berhasil mengonfirmasi keberadaan planet kedelapan di sistem tersebut, yaitu Kepler-90i.

Penemuan planet kedelapan ini menjadikan Kepler-90 sebagai sistem bintang pertama yang diketahui memiliki jumlah planet terkonfirmasi yang setara dengan Tata Surya kita, yaitu delapan planet. Tata letak sistem Kepler-90 bahkan memiliki kemiripan konfigurasi spasial dengan sistem kita: planet-planet kecil berbatu berada lebih dekat dengan bintang induk, sementara planet-planet gas raksasa berada di bagian luar.

Namun, ada perbedaan fisik yang sangat mencolok dalam skala jarak orbitnya. Kedelapan planet di sistem Kepler-90 terkonsentrasi di area yang sangat sempit dan padat. Planet terluar dari sistem tersebut, Kepler-90h yang merupakan raksasa gas seukuran Jupiter, mengorbit bintang induknya pada jarak yang hampir setara dengan jarak Bumi ke Matahari, yaitu sekitar satu satuan astronomi. Artinya, seluruh sistem yang berisi delapan planet tersebut termampatkan ke dalam ruang yang di Tata Surya kita hanya cukup untuk memuat Merkurius, Venus, dan Bumi. Jika sistem Kepler-90 dipindahkan ke Tata Surya kita, orbit kedelapan planetnya akan muat di dalam batas lintasan orbit Bumi. Kepadatan orbit ini menunjukkan bahwa gaya gravitasi di sistem tersebut bekerja di bawah dinamika resonansi orbital yang sangat ketat untuk mencegah tabrakan antarkerabat planet.

Sistem lain yang tidak kalah menarik dan memegang rekor kepadatan planet terestrial adalah sistem TRAPPIST-1. Berjarak sekitar empat puluh tahun cahaya dari Bumi di rasi bintang Aquarius, TRAPPIST-1 memiliki bintang induk yang sangat berbeda dari Matahari. Bintang ini adalah katai merah ultra-dingin (ultra-cool red dwarf) dengan ukuran massa hanya sekitar sembilan persen dari massa Matahari dan suhu permukaan yang jauh lebih rendah.

Meskipun bintang induknya relatif kecil dan redup, TRAPPIST-1 memiliki keluarga planet yang luar biasa padat. Sistem ini mengunci tujuh planet berbatu yang ukurannya hampir identik dengan Bumi dan Venus. Ketujuh planet tersebut, yang diberi kode nama dari TRAPPIST-1b hingga 1h, mengorbit bintang induknya pada jarak yang sangat dekat, berkisar antara satu hingga enam juta kilometer. Sebagai perbandingan, Merkurius, planet terdekat dari Matahari kita, berada pada jarak rata-rata lima puluh delapan juta kilometer. Seluruh sistem TRAPPIST-1 berukuran jauh lebih kecil daripada sistem satelit Jupiter dengan bulan-bulan Galileanya.

Yang membuat TRAPPIST-1 menjadi target riset astrobiologi paling intensif di Bima Sakti adalah kenyataan bahwa setidaknya tiga dari tujuh planet tersebut—yaitu TRAPPIST-1e, 1f, dan 1g—berada tepat di dalam zona laik huni bintang induk. Karena energi radiasi katai merah jauh lebih lemah, zona laik huni bergeser sangat dekat ke arah bintang. Pada jarak sedekat ini, air cair secara teoretis dapat bertahan di permukaan planet-planet tersebut jika mereka memiliki atmosfer dan tekanan udara yang memadai.

Keluarga planet TRAPPIST-1 juga berada dalam kondisi penguncian pasang surut (tidal locking). Ini berarti sisi yang sama dari setiap planet selalu menghadap ke arah bintang induknya, menghasilkan satu sisi yang mengalami siang abadi dan sisi lainnya terperangkap dalam malam abadi yang membeku. Selain itu, jarak antarplanet di sistem ini sangat dekat; seorang pengamat yang berdiri di permukaan TRAPPIST-1e akan dapat melihat planet-planet tetangganya di langit siang hari dengan ukuran sudut yang beberapa kali lebih besar daripada tampilan Bulan purnama dari Bumi.

Pencarian sistem keplanetan kedua juga membawa para astronom ke lingkungan tetangga terdekat kita di antariksa, yaitu sistem Alpha Centauri. Terletak hanya berjarak sekitar 4,37 tahun cahaya dari Bumi, Alpha Centauri sebenarnya adalah sebuah sistem bintang tripel yang terdiri dari Alpha Centauri A, Alpha Centauri B, dan sebuah bintang katai merah kecil bernama Proxima Centauri yang mengorbit kedua bintang utama tersebut dari jarak yang lebih jauh.

Di sekitar Proxima Centauri, para astronom telah mendeteksi keberadaan setidaknya dua planet yang terkonfirmasi, yaitu Proxima Centauri b dan c. Proxima b adalah eksoplanet terdekat dari Bumi yang memiliki massa sedikit lebih besar dari Bumi dan berada di dalam zona laik huni bintangnya. Sistem bintang ganda Alpha Centauri A dan B sendiri, yang memiliki karakteristik fisik dan spektrum cahaya yang sangat mirip dengan Matahari kita, saat ini sedang menjadi fokus pemindaian instrumen astronomi mutakhir untuk mendeteksi apakah terdapat planet berbatu berukuran sedang yang stabil di antara lintasan orbit dua bintang masif tersebut.

Penemuan ribuan sistem keplanetan di Galaksi Bima Sakti telah memaksa para astronom untuk menulis ulang buku teks tentang pembentukan planet. Sebelum era penemuan eksoplanet, para ilmuwan berasumsi bahwa semua sistem bintang di alam semesta akan tersusun rapi dengan pola yang sama persis seperti Tata Surya kita: planet-planet kecil berbatu yang padat berada di orbit dalam karena panas bintang menghalau gas-gas ringan, sementara planet-planet gas raksasa yang dingin berada di orbit luar tempat es dan volatil dapat terkondensasi secara masif.

Kenyataan observasi membuktikan bahwa Tata Surya kita justru merupakan salah satu varian konfigurasi yang langka atau setidaknya bukan konfigurasi paling umum di Bima Sakti. Survei eksoplanet mengungkap dominasi kelas planet yang sama sekali tidak ada di Tata Surya kita, yaitu Hot Jupiters, Super-Earths, dan Mini-Neptunes.

Hot Jupiters adalah planet-planet raksasa gas dengan massa seukuran Jupiter atau lebih besar, namun mengorbit bintang induknya hanya dalam hitungan hari, sering kali pada jarak yang sangat dekat hingga atmosfer terluarnya terbakar dan menguap ke ruang hampa. Keberadaan planet gas raksasa di dekat bintang induk membuktikan adanya fenomena migrasi planet (planetary migration). Planet-planet raksasa tidak terbentuk di tempat mereka berada saat ini; mereka lahir di wilayah luar sistem bintang yang dingin, lalu karena interaksi gravitasi dengan piringan debu dan gas purba, orbitnya perlahan terdorong meluncur ke arah dalam mendekati bintang induk.

Sementara itu, Super-Earths (planet berbatu dengan massa antara dua hingga sepuluh kali massa Bumi) dan Mini-Neptunes (planet dengan inti berbatu tebal yang diselimuti atmosfer gas hidrogen-helium tebal) ternyata merupakan jenis planet yang paling banyak ditemukan di galaksi kita. Ketiadaan kedua jenis planet ini di Tata Surya kita sendiri menjadi teka-teki evolusioner yang terus diselidiki oleh para ahli kosmologi komparatif. Beberapa model simulasi dinamika gravitasi mengusulkan hipotesis Grand Tack, yang menyatakan bahwa Jupiter sempat bergerak masuk mendekati orbit Matahari pada masa awal pembentukan Tata Surya, menghancurkan generasi pertama planet-planet batuan dalam proses tersebut, sebelum akhirnya gravitasi Saturnus menarik Jupiter kembali ke orbit luarnya saat ini.

Keberagaman sistem keplanetan di Bima Sakti juga terlihat pada sistem bintang majemuk. Sebagian besar bintang di galaksi kita tidak lahir sendirian seperti Matahari, melainkan berada dalam sistem bintang biner (dua bintang) atau sistem multi-bintang. Observasi teleskop Kepler membuktikan bahwa planet dapat terbentuk dan bertahan di lingkungan yang rumit ini. Para astronom telah mengonfirmasi keberadaan planet sirkumbiner (circumbinary planets), yaitu planet yang mengorbit dua bintang sekaligus secara bersamaan di poros tengahnya, menghasilkan fenomena matahari ganda di langit permukaannya.

Melihat fakta-fakta ilmiah yang telah dikumpulkan selama tiga dekade terakhir, kesimpulannya sangat tegas: bukan hanya ada sistem kedua, melainkan ada puluhan miliar sistem keplanetan yang aktif bergerak mengitari pusat Galaksi Bima Sakti. Sebagian dari sistem tersebut adalah sistem yang teratur dengan orbit sirkular yang stabil seperti milik kita, sebagian lainnya adalah sistem ekstrem dengan planet gas raksasa yang terpanggang di dekat bintang induknya, dan banyak pula yang berupa sistem padat di mana puluhan dunia terkunci dalam harmoni resonansi gravitasi yang rapat.